KR100748546B1

KR100748546B1 - 2-실린더 리니어 압축기

Info

Publication number: KR100748546B1
Application number: KR1020060035136A
Authority: KR
Inventors: 김정우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2007-08-13
Anticipated expiration: 2026-04-18

Abstract

본 발명에 의한 2-실린더 리니어 압축기는, 반경방향으로 소정의 간격을 두고 외측고정자와 내측고정자가 설치되고, 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 가동자가 직선으로 왕복운동을 하도록 설치되는 리니어모터; 상기 리니어모터의 내측고정자에 설치되는 제1 실린더; 상기 제1 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제1 압축실을 형성하는 제1 피스톤; 상기 제1 실린더와 소정의 간격을 두고 설치되는 제2 실린더; 상기 제1 피스톤에 반대방향으로 움직이도록 결합되고 상기 제2 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제2 압축실을 형성하는 제2 피스톤; 및 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤 중에서 어느 한 쪽 피스톤으로 냉매를 안내하도록 설치되어 그 일측에 다른 쪽 피스톤을 연결하는 흡입머플러;를 포함으로써, 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤이 서로 반대쪽에 배치될 경우 상기 제1 피스톤의 후방측에 설치되는 흡입머플러에 제2 피스톤이 고정됨에 따라 양측 피스톤을 용이하게 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상호 자동 조심되도록 결합됨에 따라 실린더와 피스톤 사이의 마모를 방지하여 압축기의 수명과 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

2-실린더 리니어 압축기{2-CYLINDER TYPE LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 본 발명 2-실린더 리니어 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 본 발명 2-실린더 리니어 압축기에서 피스톤의 일례를 파단하여 보인 사시도,

도 3 및 도 4는 본 발명 리니어 압축기의 압축과정을 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

120 : 리니어모터 121 : 외측고정자

122 : 내측고정자 123 : 가동자

130 : 제1 압축유닛 131 : 제1 실린더

132 : 제1 피스톤 135 : 흡입머플러

140 : 제2 압축유닛 141 : 제2 실린더

142 : 제2 피스톤 142a : 피스톤헤드

142b : 구형홈부 143 : 연결로드

143a : 플랜지부 143b : 로드부

143c : 냉매통공 143d : 구형돌부

150 : 공진스프링유닛

본 발명은 2-실린더를 구비하는 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 양쪽 실린더에 각각 결합되는 제1 피스톤과 제2 피스톤을 일체로 구비하는 2-실린더 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 2-실린더 리니어 압축기는 직선으로 왕복운동을 하는 리니어모터의 가동자에 피스톤이 결합되어 그 피스톤이 복수의 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 각각 압축하는 것으로, 통상 2-실린더 리니어 압축기는 복수의 리니어모터에 복수의 압축유닛이 독립적으로 결합되는 "대향형 2-실린더 리니어 압축기"가 소개되어 있다.

상기 대향형 2-실린더 리니어 압축기는, 한 개의 케이싱 내부에 프레임으로 지지되는 복수의 리니어모터가 좌우 양측에 설치되고, 각 리니어모터의 가동자에 복수의 피스톤이 연결되며, 복수의 피스톤이 상기 프레임에 고정되는 복수의 실린더에 각각 직선으로 왕복운동을 하도록 결합되어 있다. 상기 복수의 피스톤은 그 피스톤헤드가 서로 마주보게 배치될 수도 있고, 반대로 상기 피스톤헤드가 서로 다른 쪽을 향하도록 배치될 수도 있다.

상기와 같은 대향형 2-실린더 리니어 압축기는, 각 리니어모터의 고정자에 전원이 독립적으로 인가되면 양쪽 가동자가 동시에 반대방향으로 왕복운동을 하고, 각 가동자에 결합된 양쪽 피스톤이 각 실린더의 내부에서 서로 반대방향으로 직선 왕복운동을 하면서 동시에 냉매를 흡입 압축하여 토출하게 되는 것이었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 2-실린더 리니어 압축기에서 피스톤헤드가 서로 다른 쪽을 향하도록 배치되는 경우 그 양쪽 피스톤을 일체로 결합할 수 있는 2-실린더 리니어 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반경방향으로 소정의 간격을 두고 외측고정자와 내측고정자가 설치되고, 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 가동자가 직선으로 왕복운동을 하도록 설치되는 리니어모터; 상기 리니어모터의 내측고정자에 설치되는 제1 실린더; 상기 제1 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제1 압축실을 형성하는 제1 피스톤; 상기 제1 실린더와 소정의 간격을 두고 설치되는 제2 실린더; 상기 제1 피스톤에 반대방향으로 움직이도록 결합되고 상기 제2 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제2 압축실을 형성하는 제2 피스톤; 및 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤 중에서 어느 한 쪽 피스톤으로 냉매를 안내하도록 설치되어 그 일측에 다른 쪽 피스톤을 연결하는 흡입머플러;를 포함한 2-실린더 리니어 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 2-실린더 리니어 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 2-실린더 리니어 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명 2-실린더 리니어 압축기에서 피스톤의 일례를 파단하여 보인 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명 리니어 압축기의 압축과정을 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 피스톤을 구비한 2-실린더 리니어 압 축기는, 가동자(123)가 직선으로 왕복운동을 하는 리니어모터(120)와, 상기 리니어모터(120)의 가동자(130)에 제1 피스톤(132)이 결합되어 함께 왕복운동을 하면서 냉매를 중간압으로 압축하는 제1 압축유닛(130)과, 상기 리니어모터(120)의 가동자(123)에 결합되어 상기한 제1 피스톤(132)과 반대방향으로 왕복운동을 하면서 중간압의 냉매를 다시 토출압으로 압축하는 제2 압축유닛(140)과, 상기 제1 압축유닛(130)의 제1 피스톤(132)과 제2 압축유닛(140)의 제2 피스톤(142)이 함께 공진운동을 하도록 유도하는 공진스프링유닛(150)이 포함된다.

상기 리니어모터(120)는 권선코일(C)이 결합되어 케이싱(110)에 지지되는 외측고정자(121)와, 상기 외측고정자(121)의 내측에 소정의 간격을 두고 고정 설치되는 내측고정자(122)와, 상기 외측고정자(121)와 내측고정자(122) 사이의 공극에 마그네트(M)가 배치되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(123)로 이루어진다.

상기 외측고정자(121)와 내측고정자(122)는 축방향 양측에 배치되는 제1 고정프레임(124)과 제2 고정프레임(125)으로 지지되고, 상기 가동자(123)는 원통모양으로 된 가동프레임(123a)의 외주면에 복수의 마그네트(M)가 상기 외측고정자(121)와 내측고정자(122) 사이에서 원주방향을 따라 등간격으로 배치되어 이루어진다.

상기 제1 압축유닛(130)은 제1 고정프레임(124)에 삽입되어 고정되고 그 내부에 제1 압축실(P1)이 형성되는 원통모양의 제1 실린더(131)와, 상기 리니어모터(120)의 가동자(123)에 결합되어 제1 실린더(131)의 제1 압축실(P1)에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 제1 피스톤(132)과, 상기 제1 피스톤(132)의 선단에 장착되어 그 제1 피스톤(132)의 제1 흡입유로(132a)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입 을 제한하는 흡입밸브(133)와, 상기 제3 실린더(131)의 토출측에 장착되어 제1 압축실(P1)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(134)로 이루어진다.

상기 제1 피스톤(132)은 도 1 및 도 2에서와 같이 그 내부에 케이싱(미도시)의 내부공간과 연통되도록 흡입유로(132a)가 형성되고, 그 후방단에는 상기 리니어모터(120)의 가동자(123)와 결합되도록 연결부(미부호)가 플랜지 형상으로 형성되며, 상기 연결부에는 후술할 전방측 공진스프링(152)과 후방측 공진스프링(153)을 지지하도록 스프링서포터(151)가 결합된다.

또, 상기 제1 피스톤(132)의 연결부에는 냉매가 흡입될 때 발생되는 흡입소음을 상쇄할 수 있도록 흡입머플러(135)가 결합되고, 그 흡입머플러(135)의 입구측에는 상기 제1 압축유닛(130)의 제1 피스톤(132)과 후술할 제2 압축유닛(140)의 제2 피스톤(142)을 연결하도록 후술할 제2 압축유닛(140)의 연결로드(143)가 용접 또는 볼트로 결합된다.

상기 흡입머플러(135)는 도 2에서와 같이 제1 피스톤(132)의 후방단에 결합되는 대경부(135a)와, 상기 대경부(135a)에 연결되어 제1 피스톤(132)의 흡입유로(132a)로 삽입되는 소경부(135b)와, 상기 대경부(135a)의 내부공간을 구획하는 베플(135c)과, 상기 베플(135c)의 중앙에 관통되는 관통구멍(135d)으로 이루어진다.

상기 제2 압축유닛(140)은 제2 압축실(P2)이 형성되는 제2 실린더(141)와, 상기 제2 실린더(141)에 미끄러지게 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 2단 압축하는 제2 피스톤(142)과, 상기 제2 피스톤(142)을 제1 피스톤(132)과 연결 하여 그 제2 피스톤(142)이 제1 피스톤(132)과 반대방향으로 왕복운동을 하도록 리니어모터(120)의 동력을 전달하는 연결로드(143)와, 상기 제2 실린더(141)의 선단측에 설치되어 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체(144)로 이루어진다.

상기 제2 실린더(141)는 리니어모터(120)의 외측고정자(121)를 후방측에서 지지하는 제2 고정프레임(125)에 결합되어 그 중앙에 상기 제2 압축실(P2)이 관통 형성되고, 상기 제2 고정프레임(125)의 안쪽에 해당하는 제2 실린더(141)의 내측면에는 후방측 공진스프링(153)의 후방단이 고정 설치된다.

상기 제2 피스톤(142)은 제2 압축실(P2)에 대응되는 선단면이 막힌 중공체 모양으로 피스톤헤드(142a)가 형성되고, 상기 피스톤헤드(142a)의 내측면 중앙에는 후술할 연결로드(143)의 구형돌부(143d)가 회전 가능하게 결합되도록 구형홈부(142b)가 형성된다.

상기 연결로드(143)는 그 일단이 상기 흡입머플러(135)의 입구에 용접, 볼트, 압입 또는 베어링기구로 결합되는 플랜지부(143a)와, 상기 플랜지부(143a)의 중심에서 제2 피스톤(142)을 향해 돌출 형성되어 리니어모터(120)의 동력을 전달하는 프레임부(143b)와, 상기 플랜지부(143a)의 가장자리에 원주방향을 따라 복수 개가 형성되는 냉매통공(143c)과, 상기 프레임부(143b)의 끝단에 구형모양으로 형성되어 상기 제2 피스톤헤드(142a)의 구형홈부(142b)에 회전 가능하게 결합되는 구형돌부(143d)로 이루어진다.

상기 공진스프링유닛(150)은 상기 리니어모터(120)의 가동자(123)에 결합되는 스프링서포터(151)와, 상기 스프링서포터(151)의 전후 양측에 각각 지지되는 전 방측 공진스프링(152)과 후방측 공진스프링(153)으로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명 리니어 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 리니어모터(120)의 외측고정자(121)에 설치된 권선코일(C)에 전원을 인가하면, 그 리니어모터(120)의 가동자(123)가 제1 피스톤(132) 및 제2 피스톤(142)과 함께 양측 공진스프링(152)(153)에 의해 권선코일(C)의 플럭스 방향에 따라 직선 왕복운동을 하고, 상기 제1 피스톤(132)이 제1 실린더(131)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 함과 동시에 상기 제2 피스톤(142)은 제1 피스톤(132)과 180°의 위상차를 두고 제2 실린더(141)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하며, 이 과정에서 냉매가스가 제1 실린더(131)의 제1 압축실(P1)과 제2 실린더(141)의 제2 압축실(P2)에서 각각 압축되는 일련의 과정을 반복한다.

이를 단계적으로 살펴보면, 먼저 도 3에서와 같이 상기 제1 피스톤(132)이 전진운동을 하게 되면 케이싱(미도시)의 내부공간에 채워진 냉매가 연결로드(143)의 플랜지부(143a)에 구비된 냉매통공(143c)을 통해 흡입머플러(135)로 원활하게 유입되었다가 상기 제1 피스톤(132)의 흡입유로(132a)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입되어 압축된다. 이 과정에서 상기 제2 피스톤(142)은 후진운동을 하면서 냉매가스가 밸브조립체(144)의 흡입측밸브부를 통해 제2 실린더(141)의 제2 압축실(P2)로 흡입된다.

다음으로, 도 4에서와 같이 상기 제2 피스톤(142)이 전진운동을 하게 되면 상기 제2 실린더(141)의 제2 압축실(P2)로 흡입되었던 냉매가스가 소정의 압력까지 압축되어 상기 밸브조립체(144)의 토출측밸브부를 통해 배출된다.

본 발명에 의한 2-실린더 리니어 압축기는, 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤이 서로 반대쪽에 배치될 경우 상기 제1 피스톤의 후방측에 설치되는 흡입머플러에 제2 피스톤이 고정됨에 따라 양측 피스톤을 용이하게 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상호 자동 조심되도록 결합됨에 따라 실린더와 피스톤 사이의 마모를 방지하여 압축기의 수명과 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims

반경방향으로 소정의 간격을 두고 외측고정자와 내측고정자가 설치되고, 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 가동자가 직선으로 왕복운동을 하도록 설치되는 리니어모터;

상기 리니어모터의 내측고정자에 설치되는 제1 실린더;

상기 제1 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제1 압축실을 형성하는 제1 피스톤;

상기 제1 실린더와 소정의 간격을 두고 설치되는 제2 실린더;

상기 제1 피스톤에 반대방향으로 움직이도록 결합되고 상기 제2 실린더에 미끄러지게 삽입되어 제2 압축실을 형성하는 제2 피스톤; 및

상기 제1 피스톤과 제2 피스톤 중에서 어느 한 쪽 피스톤으로 냉매를 안내하도록 설치되어 그 일측에 다른 쪽 피스톤을 연결하는 흡입머플러;를 포함한 2-실린더 리니어 압축기.
제1항에 있어서,

상기 흡입머플러에 의해 냉매가 안내되는 피스톤의 내부에는 해당 실린더의 압축실과 연통되도록 흡입유로가 관통 형성되고, 그 선단면에 상기 흡입유로를 개폐하는 흡입밸브가 결합되는 2-실린더 리니어 압축기.
제2항에 있어서,

상기 제1 피스톤과 제2 피스톤은 흡입머플러에 설치되는 연결로드를 이용하여 자동 조심될 수 있도록 전방위로 회동 가능하게 결합되는 2-실린더 리니어 압축기.
제3항에 있어서,

상기 연결로드는 흡입머플러에 결합되는 플랜지부가 형성되고, 그 플랜지부에 복수의 냉매통공이 흡입유로와 연통되도록 관통 형성되는 2-실린더 리니어 압축기.
제1항에 있어서,

상기 흡입머플러에 의해 냉매가 안내되지 않는 피스톤의 선단면은 막힌 형상으로 형성되어 해당 실린더의 선단측에 흡입측밸브부와 토출측밸브부가 구비된 밸브조립체가 설치되는 2-실린더 리니어 압축기.